AIGC拉动算力需求高增长
　　AIGC以大模型、大数据为基础。AIGC中的生成式模型/多模态，主要为对智能算力的需求。
　　2021年全球计算设备算力总规模/智能算力规模615/232EFlops，2030年有望增至56/52.5ZFlops，CAGR 65%/80%；平均算力翻倍时间缩至9.9个月。
　　芯片级液冷成主流散热方案
　　功耗增加驱动散热需求升级：Intel CPU功耗突破350W/英伟达GPU功耗突破700W，AI集群算力密度普遍达到50kW/柜。
　　风冷散热已趋于能力天花板：机柜功率超过15kW是风冷能力天花板，液体导热性能是空气的15-25倍，升级液冷需求迫切。
　　散热越来越贴近核心发热源：预计将从房间级、机柜级、服务器级向芯片级演进。
　　政策监管趋严加速液冷渗透：温控系统的能耗是降低PUE关键因素之一，双碳背景下东数西算节点PUE要求1.25/1.2以下。
　　芯片级液冷开启百亿级市场
　　2021年全球AI服务器市场规模156亿美元，预计到2025年达318亿美元，CAGR 19.5%；2021年中国AI服务器市场规模350亿元，预计2025年达702亿元，CAGR 19.0%；AIGC有望进一步拉动增速。
　　AI服务器芯片级液冷需求百亿级：匡算2025年全球、中国AI服务器液冷市场规模223-333亿元、72-108亿元；
　　通用服务器进一步带来弹性：匡算2027年通用市场液冷规模，全球保守269-361亿元/全球乐观702-941亿元；国内保守78-104亿元/国内乐观203-272亿元。
　　投资建议:推荐英维克/高澜
　　AIGC有望带来芯片级液冷进入需求爆发期，液冷解决方案厂商/冷却液厂商/服务器厂商/交换路由厂商等积极参与。
　　英维克：温控行业龙头，研究全系统电子散热解决方案，在液冷领域端到端布局，已经在冷板式液冷赢得一些重要项目，开始为超聚变提供全链条液冷解决方案；与英特尔等联合发布白皮书；前瞻布局，实力领先。
　　高澜股份：国内领先液冷解决方案提供商，已与国产GPU企业芯动科技达成战略合作；目前已实现服务器液冷相关产品的样件及小批量供货.
　　风险提示
　　AIGC发展不及预期的风险；
　　芯片级液冷渗透不及预期的风险；
　　芯片迭代升级不及预期的风险；
　　推荐及建议关注公司份额获取不及预期的风险等。

研究报告全文：证券研究报告AIGC加速芯片级液冷散热市场爆发行业评级看好2022年2月13日分析师张建民分析师汪洁证书编号S1230518060001证书编号S1230519120002投资要点AIGC拉动算力需求高增长AIGC以大模型大数据为基础AIGC中的生成式模型多模态主要为对智能算力的需求2021年全球计算设备算力总规模智能算力规模615232EFlops2030年有望增至56525ZFlopsCAGR6580平均算力翻倍时间缩至99个月芯片级液冷成主流散热方案功耗增加驱动散热需求升级IntelCPU功耗突破350W英伟达GPU功耗突破700WAI集群算力密度普遍达到50kW柜风冷散热已趋于能力天花板机柜功率超过15kW是风冷能力天花板液体导热性能是空气的15-25倍升级液冷需求迫切散热越来越贴近核心发热源预计将从房间级机柜级服务器级向芯片级演进政策监管趋严加速液冷渗透温控系统的能耗是降低PUE关键因素之一双碳背景下东数西算节点PUE要求12512以下芯片级液冷开启百亿级市场2021年全球AI服务器市场规模156亿美元预计到2025年达318亿美元CAGR1952021年中国AI服务器市场规模350亿元预计2025年达702亿元CAGR190AIGC有望进一步拉动增速AI服务器芯片级液冷需求百亿级匡算2025年全球中国AI服务器液冷市场规模223-333亿元72-108亿元通用服务器进一步带来弹性匡算2027年通用市场液冷规模全球保守269-361亿元全球乐观702-941亿元国内保守78-104亿元国内乐观203-272亿元投资建议推荐英维克高澜AIGC有望带来芯片级液冷进入需求爆发期液冷解决方案厂商冷却液厂商服务器厂商交换路由厂商等积极参与英维克温控行业龙头研究全系统电子散热解决方案在液冷领域端到端布局已经在冷板式液冷赢得一些重要项目开始为超聚变提供全链条液冷解决方案与英特尔等联合发布白皮书前瞻布局实力领先高澜股份国内领先液冷解决方案提供商已与国产GPU企业芯动科技达成战略合作目前已实现服务器液冷相关产品的样件及小批量供货2风险提示AIGC发展不及预期的风险芯片级液冷渗透不及预期的风险芯片迭代升级不及预期的风险推荐及建议关注公司份额获取不及预期的风险等31AIGC拉动算力需求高增长目录2芯片级液冷成主流散热方案3芯片级液冷开启百亿级市场CONTENTS4投资建议与风险提示401AIGC拉动算力需求高增长Partone501算力规模未来高速增长AIGC拉动算力需求AIGC以大模型大数据为基础大模型是指通过在大规模宽泛的数据上进行训练后能适应下游任务的模型大模型出现后模型参数量级式提升ChatGPT是OpenAI对其2020年发布的GPT-3模型微调后开发出的对话机器人GPT-3模型参数量1750亿2018年6月推出的GPT-12019年2月推出的GPT2模型参数量仅117亿15亿2021年1月Google推出的SwitchTransformer模型参数量进一步提升到16万亿需求多元化加速算力多样化升级算力按照需求匹配可分为基础算力智能算力及超算算力未来全球扩增的数据中80以上都是非结构化数据文本图片语音视频等AIGC中的生成式模型多模态主要为对智能算力的需求图2018年来大规模语言模型参数增长趋势图AIGC对智能算力具备强需求6资料来源浙商证券研究所资料来源澎湃浙商证券研究所01算力规模未来高速增长AIGC拉动算力需求全球算力高速发展态势2021年全球计算设备算力总规模达到615EFlops增速442030年有望增至56ZFlopsCAGR达到65其中智能算力由232EFlops增至525ZFlopsCAGR超过80算力翻倍时间明显缩短大模型出现后带来了新的算力增长趋势平均算力翻倍时间为99个月图全球算力规模及增速图不同机器学习时代的算力增长趋势资料来源中国信通院浙商证券研究所资料来源ComputeTrendsAcrossThreeErasofMachineLearning浙商证券研究所702芯片级液冷成主流散热方案Partone80221算力提升散热需求升级算力提升的背后芯片必须具备更高计算效率在更短时间内完成更多运算因而必然伴随芯片能耗的加大ODCC冷板式液冷服务器可靠性白皮书信息2022年Intel第四代服务器处理器单CPU功耗已突破350瓦英伟达单GPU芯片功耗突破700瓦AI集群算力密度普遍达到50kW柜图高算力带来高性能95添加标题资料来源紫光集团浙商证券研究所90221算力提升散热需求升级芯片工作温度会显著影响性能功率密度的增加使芯片的热流密度显著升高使芯片温度升高传统芯片中用于冷却的体积占98只有2用于计算运行但是依然很难解决现在存在的散热问题随着芯片性能的持续快速提升散热问题将愈加突出图工作温度会显著影响芯片性能添加标题资料来源基于大功率密度热源的芯片级微流道散热技术研究浙商证券研究所100222散热向芯片级演进趋势散热设备越来越贴近芯片等核心发热源是重要趋势未来散热预计将从房间级机柜级服务器级向芯片级演进通过散热部件与芯片表面直接接触实现更好的芯片散热图散热设备越来越贴近发热源95添加标题资料来源阿里巴巴浙商证券研究所110223采用更加高效的冷却介质而在冷却介质的选择上也进一步趋于选择冷却效率更好的冷却介质CDCC数据液体的导热性能是空气的1525倍随着热密度的提升液冷有望替代风冷实现更高效散热英特尔绿色数据中心创新实践--冷板液冷系统设计参考白皮书信息采用风冷的数据中心通常可以解决12kW以内的机柜制冷机柜功率超过15kW相对于现有的风冷数据中心已经到了空气对流散热能力的天花板液冷技术作为一种散热能力更强的技术可以支持更高的功率密度表空气和液体导热能力对比表液体冷却介质液体冷却介质两相在吸热和放热过程中会单相在整个运行过程中保持单一液态的冷却工质发生气液两相转换的液体水基非水基配方液以纯水为溶剂添加缓通过液体的气化潜热吸收热量纯水液以纯水为溶剂不添蚀剂杀生剂等并依据耐零下一般为沸点不低于水的氢氟醚在循环中形成携带热量的两相加任何其他材料或只依据耐零温度需求添加一定比例全氟碳等介电液体或矿物油流两相冷却工质通常是介电下温度需求添加一定比例060防冻剂构成使用使用时需在浸润材料兼容性上液体或冷媒060防冻剂构成时需要定期取样检测添加剂状况应进行严格审查和测试需要配合工质纯化模块使用资料来源CDCC浙商证券研究所资料来源腾讯蓝色大脑浙商证券研究所120224PUE趋严进一步要求散热效率温控系统能耗占数据中心非IT能耗的80温控系统的能耗是PUE是否能降低到合理水平的关键因素之一双碳背景下PUE要求持续趋严东数西算数据中心集群起步区建设目标京津冀长三角粤港澳大湾区成渝节点的起步区数据中心电能利用效率指标控制在125以下内蒙古贵州甘肃宁夏节点的数据中心电能利用指标控制在12以下图数据中心能耗分布表各地PUE政策发布单位政策政策内容国家发改委工信部关于严格能效约束推新建大型超大型数据中心电能利用效率不超过13生态环境部市监动重点领域节能降碳的到2025年数据中心电能利用效率普遍不超过15局国家能源局若干意见添加标题到2021年底全国数据中心平均利用率力争提升到55以上总新型数据中心发展三算力超过120EFLOPS新建大型及以上数据中心PUE降低到135以工信部年行动计划2021-2023下年到2023年底新建大型及以上数据中心PUE降低到13以下严寒和寒冷地区力争降低到125以下深圳市发展和改革委PUE14以上的数据中心不享有支持PUE低于125的数据中心可深圳发改委员会关于数据中心节能享受新增能源消费量40以上的支持审查有关事项的通知工信部国家机关事关于加强绿色数据中到2022年数据中心平均能耗基本达到国际先进水平新建大型务管理局国家能源心建设的指导意见超大型数据中心的电能使用效率值达到14以下局关于推进本市数据中到2025年预期上海市数据中心总规模能力达到28万标准机架左上海市经信委上海心健康有序发展的实施右集聚区新建大型数据中心综合PUE降至125左右绿色低碳市发改委意见等级达到4A级以上北京市数据中心统筹加快对年均PUE高于18或平均单机架功率低于3千瓦的数据中心北京市经济和信息化发展实施方案2021-进行改造改造后的计算型云数据中心PUE不应高于13改造后局2023年的边缘计算中心PUE不应高于16机架数不多于100架13资料来源绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发资料来源政府网站浙商证券研究所展趋势浙商证券研究所0225芯片级液冷有望成为未来主流当前芯片级散热方案主要涵盖液冷技术相变储热散热技术蒸发冷却技术等液冷技术是芯片级散热重要方案之一有望成为未来主流液冷技术中涵盖冷板浸没喷淋等当前来看冷板式和浸没式较喷淋式发展相对成熟图不同散热方式产热效率产热速率可用机柜功率密度衡量其定义是单个机柜稳定运行所消耗的能量值单位为kwrr表示单个机柜资料来源绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势浙商证券研究所140225芯片级液冷有望成为未来主流图冷板式左上喷淋式右上单相浸没式左下两相浸没式右下资料来源绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势浙商证券研究所150225芯片级液冷有望成为未来主流图冷板式浸没式单相双相喷淋式原理图冷板式浸没式喷淋式对比冷板式浸没式喷淋式冷板式浸没式喷淋式将发热电子元器件如CPU主板内存条硬盘冷板要求的规格多冷却液用量较多与通过改造旧式服务器和等直接浸泡在绝缘化学惰性的冷却液电子氟成本大多需要单独定制冷板式相比成本居机柜增加必须的装置化液等中通过循环的冷却液将电子元器件产成本较高中成本较小生的热量带走可维护性优秀较差中等采用液体作为传热空间利用率较高中等最高工质在冷板内部流道流动通过热传在机箱顶部储液和未与主板和芯片模块单相电子氟化液保持双相通过电子氟化液直接接触材料兼直接接触材料兼兼容递对热源实现冷却开孔根据发热体兼容性进行直接的接触材液体状态电子部件直的沸腾及冷凝过程进兼容性较差性较差的非接触液体冷却位置和发热量大小料兼容性较强接浸没在电介质液体中一步提高液体的传热效技术热量通过装不同让冷却液对液体置于密封但易于触率热量从电子部件传配在需要冷却的电发热体进行喷淋及的容器中热量从电递到液体中并引起液不改变服务器主板原子元器件上的冷板达到设备冷却目的改变服务器主板原子部件传到液体中通体沸腾产生蒸汽蒸汽有的湮形态保留现不改变服务器主板原有再通过冷板与液体安装简捷程度有结构需安重新常使用循环泵将经过加在容器内热交换器冷有服务器主板安装便结构安装便捷工质的热交换实现安装热的电子氟化液流到热凝器上冷凝将热量捷交换器在热交换器中传递给在数据中心中循冷却并循环回到容器中环流动的设施冷却水采用双路环状循环对通过室外冷却装置采用循环泵实现资源的可循环冷冻液实现二次利用进行循环降低运再利用降低运营成本降低运营成本营成本资料来源基于大功率密度热源的芯片级微流道散热技术研究浙商证券研究所资料来源数据中心液冷技术发展分析浙商证券研究所160225芯片级液冷有望成为未来主流英特尔发布冷板液冷白皮书2022年8月英特尔中国数据中心合作伙伴技术峰会上英特尔发布绿色数据中心创新实践--冷板液冷系统设计参考白皮书分享冷板液冷技术关键部件的最新研究进展有望加速芯片级液冷的产业发展图冷板式液冷整体链路图17资料来源绿色数据中心创新实践--冷板液冷系统设计参考浙商证券研究所03芯片级液冷开启百亿级市场Partone180331AIGC将拉动AI服务器增长AIGC带动未来AI服务器增长持续乐观参考IDC数据2021年全球AI服务器市场规模156亿美元预计到2025年全球AI智能服务器市场将达到318亿美元CAGR1952021年中国AI服务器市场规模达350亿元预计2025年中国AI服务器市场规模将达到702亿元CAGR190AIGC有望进一步加速拉动AI服务器增长图20212025年全球及中国AI服务器出货量CAGRCAGR195190资料来源IDC国际在线中国网资讯浙商证券研究所190332匡算25年AI服务器芯片级液冷需求百亿级我们匡算2025年全球中国AI服务器液冷市场规模223-333亿元72-108亿元AI服务器选取高性能GPU等2022年3月英伟达H100功耗已经700W结合GPUCPU功耗以及浪潮等服务器产品规格信息综合假设单台服务器功耗5kw假设功耗每年提升30中国移动2021年至2022年人工智能通用计算设备集采价格4400台AI服务器合计中标金额1163亿单台价格264万元假设当前风冷成本3225元kw冷板式液冷4031元kw浸没式液冷11818元kw基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析山东科普Keputech参考通信行业设备规律假设冷板式年降5-10浸没式年降20-30表AI服务器液冷规模匡算图CPUGPUTDPThermalDesignPower22E25E单服务器功耗kW50110冷板单kW液冷成本元40313102浸没单kW液冷成本元118184633全球AI服务器出货量万台4082液冷渗透率4080全球全球液冷规模均采用冷板式亿元32223全球液冷规模均采用浸没式亿元95333国内AI服务器出货量万台1627液冷渗透率4080中国国内液冷规模均采用冷板式亿元1372国内液冷规模均采用浸没式亿元3710820资料来源阿里巴巴浙商证券研究所资料来源IDC基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析山东科普Keputech中国移动浙商证券研究所